JP2008248260A - 防曇処理液の製造方法 - Google Patents
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Abstract
による曇りが防止でき、さらに防曇性能に持続性を有する防曇性物品が得られる防曇処理
液およびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランまた
は/及びその加水分解物の縮合度を制御し、単体及び2量体以上の縮合物とし、親水性有
機溶剤に含有した防曇処理液である。また、非カップリング部位に少なくとも1個以上の
硫黄を含むオルガノシランまたは/及びその加水分解物の2量体以上の縮合物はオルガノ
シラン総量の1wt%以上70wt%未満であり、処理液保持環境制御、または/及び触
媒によって作製される。
【選択図】なし
Description
液及びその製造方法に関するものである。
り曇りが発生する。本発明は、光学物品表面に細かい水滴が付着することにより発生する
曇りの防止、所謂防曇性能の付与に関する。
する方法、多孔質膜を用いて水滴を吸収する方法、表面の水に対する静止接触角を上げて
、水滴をつきにくくする方法、光学物品を加熱して、水滴を蒸散させる、あるいは表面で
の露点を上げる方法等があげられる。
げる方法では、物品表面への界面活性剤の塗布や、表面に界面活性剤を含む膜を形成する
方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
持する目的で、物品表面に親水性が高いスルホン酸基または硫酸基をもつオルガノシラン
または/及びその加水分解物を用いる方法が開示されている(例えば、特許文献2及び特
許文献3参照)。
に界面活性剤を含む膜を形成する構成では、水が付着することにより界面活性剤の脱落が
起き、防曇効果の持続性に課題がある。また、物品が光学用途に用いられる場合、表面に
形成する膜の膜厚によっては表面の反射特性が変化して、光線反射率及び透過率が変化し
てしまい、光学特性が変化してしまうという課題がある。
性物品は、同時に用いている多量の界面活性剤の効果から、処理直後は充分な防曇性能が
得られるものの、洗浄などによる界面活性剤の脱落により持続性がほとんどない。
または/及びその加水分解物を親水性有機溶剤に希釈した防曇コーティング液により得ら
れる親水性物品は、親水性基の密度が不足し、処理直後においても、高い防曇性能が得ら
れないという課題がある。
曇性能を付与し、更にいかなる使用環境でも細かい水滴による曇りが防止でき、さらに防
曇性能に持続性を有する防曇性物品が得られる処理液と、その製造方法を提供することで
ある。
物質を用いることにより、物品表面の親水性基密度を低下させることなく、充分な膜強度
をもたせる、すなわち、優れた防曇特性を持ち、いかなる使用環境でも細かい水滴による
曇りが防止でき、さらに防曇性能に持続性を有する防曇性物品の作製が可能であることを
見出し、本発明を完成した。
、水蒸気が物品表面に凝結することによって発生する。水蒸気の凝結は物品表面の任意で
多数の場所が核となり、そこから水滴が成長し、成長する過程で隣り合う水滴が結合を繰
り返しながら発生する。
合を早め、水滴を広げることで曇りを発生させない方法が効果的である。つまり、表面に
親水性を持たせる方法が効果的である。しかし、一般的に知られている界面活性剤の塗布
や、表面に界面活性剤を含む膜を形成する構成では、初期の防曇効果は優れているが、水
が付着することにより界面活性剤の脱落が起き、防曇効果の持続性に課題がある。よって
、防曇効果を持続させるため、物品表面に対する親水成分の固定化が重要である。
位、及び/または、膜内で架橋する部位をもたせると、膜内の親水性基の密度が低くなり
、充分な防曇性能が得られなかった。また、物品表面に親水成分を固定化するための部位
、及び/または、膜内で架橋する部位が充分でなければ、膜自体の耐久性がないという欠
点があった。
1個以上の硫黄を含むオルガノシランまたは/及びその加水分解物の単体及び2量体以上
の縮合物を親水性有機溶剤に希釈したことを特徴とする。
防曇処理液を提供することができる。つまり、単体で存在する非カップリング部位に少な
くとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランまたは/及びその加水分解物は、基材と膜の
固定化に加え、2量体以上の縮合物間、2量体以上の縮合物と単体分子間及び、単体分子
間で反応し、隙間を埋める糊の役目を果たす。これにより、物品表面に親水成分を固定化
するための部位、及び膜内で架橋する部位が存在し、充分な防曇性能及び膜自体の耐久性
を持つ膜の作製が可能である。
オルガノシランの2量体以上の縮合物が、オルガノシラン総量の1wt%以上70wt%
未満であることを特徴とする。
防曇処理液を提供することができる。つまり、単体で存在する非カップリング部位に少な
くとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランまたは/及びその加水分解物は、基材と膜の
固定化に加え、2量体以上の縮合物間、2量体以上の縮合物と単体分子間及び単体分子間
で反応し、隙間を埋める糊の役目を果たす。非カップリング部位に少なくとも1個以上の
硫黄を含むオルガノシランの2量体以上の縮合物が、オルガノシラン総量の1wt%以上
70wt%未満、それ以外の非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオル
ガノシランが単体である場合、物品表面に親水成分を固定化するための部位、及び膜内で
架橋する部位がバランスよく存在し充分な防曇性能、及び膜自体の耐久性を持つ膜の作製
が可能である。
オルガノシランまたは/及びその加水分解物が、スルホン酸エステル基、チオール基、ス
ルフィド基、ジスルフィド基、スルホン酸基から選ばれる1種以上の官能基を含有するこ
とを特徴とする。
基、ジスルフィド基、スルホン酸基を少なくとも1種以上非カップリング部位に少なくと
も1個以上含有することで、良好な防曇性能を持つ膜が作製できる。
オルガノシランまたは/及びその加水分解物の単体及び2量体以上の縮合物を親水性有機
溶剤に希釈した防曇処理液が、界面活性剤を含有することを特徴とする。
または/及びその加水分解物の単体及び2量体以上の縮合物を親水性有機溶剤に希釈した
防曇処理液が、界面活性剤を含有することにより、これを物品に処理した場合、防曇特性
を阻害することなく、外観が良好である均一な膜が作製でき、さらに、防曇特性を向上さ
せることが可能である。
硫黄を含むオルガノシランまたは/及びその加水分解物を、0℃以上70℃以下で0.1
時間以上200時間以下で保持し、単体及び2量体以上の縮合物とすることを特徴とする
。
または/及びその加水分解物のカップリング部位は、低温ではゆっくりと、高温になるほ
どはやく加水分解および縮合が進む。この温度と時間を制御することにより、非カップリ
ング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランの2量体以上の縮合物が、オ
ルガノシラン総量の1wt%以上70wt%未満である防曇処理液の作製が可能である。
硫黄を含むオルガノシランまたは/及びその加水分解物を、酸触媒、アルカリ触媒、アミ
ン系触媒、金属化合物触媒から選ばれる1種以上の触媒の存在下にて処理し、単体及び2
量体以上の縮合物とすることを特徴とする。
または/及びその加水分解物のカップリング部位の縮合および加水分解を酸触媒、アルカ
リ触媒、アミン系触媒、金属化合物触媒から選ばれる1種以上の触媒によって制御するこ
とで、非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランの2量体以
上の縮合物が、オルガノシラン総量の1wt%以上70wt%未満である、防曇処理液の
作製が可能である。
硫黄を含むオルガノシランまたは/及びその加水分解物が、スルホン酸エステル基、チオ
ール基、スルフィド基、ジスルフィド基から選ばれる1種以上の官能基を含有し、これを
スルホン酸基に転化することを特徴とする。
または/及びその加水分解物の、スルホン酸エステル基、チオール基、スルフィド基、ジ
スルフィド基は、更に良好な親水性を示すスルホン酸基に変換することで、更に良好な防
曇性能を持つ膜が作製できる。
ノシランは、単体及び2量体以上の縮合物を含有する。2量体以上の縮合物は、膜内の親
水性基の密度を向上させる。また、単体で存在するオルガノシランは、基材と膜の固定化
に加え、2量体以上の縮合物間、2量体以上の縮合物と単体分子間及び、単体分子間で反
応し、隙間を埋める糊の役目を果たす。これにより、膜強度及び、物品表面との高い密着
性を発現する作用がある。さらに、糊として働く単体には親水性基が含有されるため、膜
における親水性基の密度を低下させず、優れた防曇特性を示すことが可能である。
ノシランの2量体以上の縮合物は、2量体以上であれば充分な親水性基の密度が得られる
。より高い親水性基の密度を得るため、2量体以上の様々な縮合度の縮合物を含むことが
望ましく、さらに好ましくは、様々な2量体以上の縮合物のうち、縮合度の小さいものを
大きいものよりも多く含み、膜内の充填率が低下しないことが好ましい。
、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコ
ール等のグリコール類、グリセリン、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリ
コールエーテル類、アセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラ
ン、ジオキサン等のエーテル類、水などである。親水性有機溶剤は、1種のみでも、2種
以上を混合溶媒でも良い。
wt%以上25wt%以下とすることが好ましい。0.1wt%未満では、防曇性能膜が
薄くなり、耐久性に問題がある。25wt%より高い濃度で用いても、防曇性能膜の膜厚
、性能に変化が見られず、経済的にもデメリットとなってしまう。物品が光学用途に用い
られる場合、表面に形成する膜の膜厚によっては表面の反射特性が変化して、光線反射率
及び透過率が変化してしまい、光学特性が変化してしまうことのない膜でなければならず
、この場合、含有量は0.1wt%以上2wt%以下とすることが好ましい。
ノシランまたは/及びその加水分解物の2量体以上の縮合物は、オルガノシラン総量の1
wt%以上70wt%未満である。1wt%未満である場合、膜内の親水性基密度が低く
なり、充分な防曇特性が得られない。また、70wt%以上である場合、単体のオルガノ
シランが糊としての充分な役割を果たせず、充分な膜強度が得られない。より高い防曇性
能及び膜強度を得るためには、非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオ
ルガノシランまたは/及びその加水分解物単体と、2量体以上の縮合物の存在比が重要で
ある。しかし、用いるオルガノシランの種類によって、最適比率が存在するため、限定は
できないが、2量体以上の縮合物が5wt%以上50wt%未満であることが好ましい。
または/及びその加水分解物は、スルホン酸エステル基、チオール基、スルフィド基、ジ
スルフィド基、スルホン酸基から選ばれる1種以上の官能基を含有する。スルホン酸エス
テル基、チオール基、スルフィド基、ジスルフィド基は、酸化してスルホン酸基または硫
酸基とすることが好ましい。
または/及びその加水分解物のどの位置に存在しても良いが、親水性が発現し易いために
は、スルホン酸または硫酸基に変換したときに末端にあることが好ましい。オルガノシラ
ンの反応部位は、クロロシランやアルコキシシラン、シラザンの様にシラノールに変換し
、縮合及び、物品表面の活性基と反応することが可能な基である。
の加水分解物の例として、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプト
プロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メ
ルカプトプロピルジメチルメトキシシラン、2−メルカプトプロピルトリエトキシシラン
、2−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、2−メルカプトプロピルメチルジメトキ
シシラン、2−メルカプトプロピルジメチルメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリ
エトキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルメチ
ルジメトキシシラン、2−メルカプトエチルジメチルメトキシシラン、2−(2−クロロ
エチルチオエチル)トリエトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、ジメト
キシ−3−メルカプトプロピルメチルシラン、2−(2−アミノエチルチオエチル)ジエ
トキシメチルシラン、ジメトキシメチル−3−(3−フェノキシプロピルチオプロピル)
シラン、3−(2−アセトキシエチルチオプロピル)ジメトキシメチルシラン、2−(2
−アミノエチルチオエチル)トリエトキシシラン、3−トリメトキシシリルプロパンスル
ホン酸イソプロピルエステル、ビス[3−(トリエトキシシリル)プロピル]テトラスル
フィド、ビス[3−(トリエトキシシリル)プロピル]ジスルフィド、ビス[3−(トリ
エトキシシリル)プロピル]スルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルスルホン酸な
どがあげられる。
合することが可能である。アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界
面活性剤、両面界面活性剤などの界面活性剤類、およびその反応性誘導体などがあげられ
るが、オルガノシラン側の硫黄を含む基との相互作用から、好ましくはアニオン性のもの
が良く、更に好ましくはアニオン性基が硫酸または硫酸塩またはスルホン酸またはスルホ
ン酸塩であるアニオン性界面活性剤が好ましい。用いられる界面活性剤は特定の一種また
は二種類以上を混合して使用しても良い。界面活性剤は、防曇性能膜強度を阻害しない範
囲で混合可能である。よって、非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオ
ルガノシランまたは/及びその加水分解物に対して、1wt%〜50wt%の範囲で混合
が可能である。
ル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸トリエタノールアミン等のアルキル硫酸エステル塩;ド
デシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩;アルキルナフ
タレンスルホン酸ナトリウム等のアルキルナフタレンスルホン酸塩;ジアルキルスルホコ
ハク酸ナトリウム等のアルキルスルホコハク酸塩;アルキルジフエニルエーテルジスルホ
ン酸ナトリム等のアルキルジフエニルエーテルジスルホン酸塩;アルキルリン酸カリウム
等のアルキルリン酸塩;ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキ
シエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸
トリエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルフエニルエーテル硫酸ナトリウム等
のポリオキシエチレンアルキル(またはアルキルアリル)硫酸エステル塩;特殊反応型ア
ニオン界面活性剤;特殊カルボン酸型界面活性剤;β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン
縮合物のナトリウム塩、特殊芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩等のナフ
タレンスルホン酸ホルマリン縮合物;特殊ポリカル;ボン酸型高分子界面活性剤;ポリオ
キシエチレンアルキルリン酸エステル等がある。
チレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオ
レイルエーテル、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル等のポリオキシエチレンア
ルキルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンア
ルキルアリールエーテル;ポリオキシエチレン誘導体;ソルビタンモノラウレート、ソル
ビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステアレート、
ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタンセスキオレエート、
ソルビタンジステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル;ポリオキシエチレンソルビタ
ンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン
ソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオ
キシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエー
ト、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート等のポリオキシエチレンソルビタン脂
肪酸エステル;テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット等のポリオキシエチレン
ソルビトール脂肪酸エステル;グリセロールモノステアレート、グリセロールモノオレエ
ート、自己乳化型グリセロールモノステアレート等のグリセリン脂肪酸エステル;ポリエ
チレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチ
レングリコールジステアレート、ポリエチレングリコールモノオレエート等のポリオキシ
エチレン脂肪酸エステル:ポリオキシエチレンアルキルアミン;ポリオキシエチレン硬化
ヒマシ油;アルキルアルカノールアミド等がある。
ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミン塩;ラウリルトリメチルアンモニウムク
ロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライト、セチルトリメチルアンモニウ
ムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、アルキルペンジルジメチ
ルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩:ラウリルベタイン、ステアリルベ
タイン、ラウリルカルポキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン等のアル
キルベタイン;ラウリルジメチルアミンオキサイド等のアミンオキサイドがある。
ノシランのカップリング部位は、親水性有機溶剤中で低温ではゆっくりと、高温になるほ
どはやく加水分解および縮合が進む。0℃未満では縮合が非常に遅く、2量体以上の縮合
物を作製するのに非常に長い時間がかかり、作業性が良くない。70℃を超える温度では
縮合が非常に速く進むため、制御が難しい。よって、非カップリング部位に少なくとも1
個以上の硫黄を含むオルガノシランまたは/及びその加水分解物を親水性有機溶剤に希釈
した後、0℃以上70℃以下で0.1時間以上200時間以下で保持することが好ましい
。さらに、より縮合度の制御を安定的に行うためには、0℃以上40℃以下で2時間以上
200時間以下で保持するのが好ましい。
縮合物を作製する際、環境によって制御する方法とともに、酸触媒、アルカリ触媒、アミ
ン系触媒、金属化合物触媒から選ばれる1種以上の触媒を用いる方法を組み合わせても良
い。
ノシランまたは/及びその加水分解物のカップリング部位の縮合および加水分解を酸触媒
、アルカリ触媒、アミン系触媒、金属化合物触媒から選ばれる1種以上の触媒によって制
御することで、非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランの
2量体以上の縮合物が、オルガノシラン総量の1wt%以上70wt%未満である防曇処
理液の作製が更に容易に行うことが可能である。
酸、硫酸、硝酸、炭酸等のカルボキシル基を持たない酸については、オルガノシランの加
水分解を促進する効果があり、カルボキシル基をもつ酸は、オルガノシランに対し、配位
するため、縮合を抑える効果がある。よって、カルボキシル基を持たない酸と、カルボキ
シル基を混合して用いると、より縮合度の制御が容易に行うことが可能である。
ム化合物等があげられる。アミン系触媒は、具体的には、エチレンジアミン、N,N−ジ
メチルベンジルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、
n−ブチルアミン、トリエチルアミン、グアニジンなどのアミン、グリシンなどのアミノ
酸、2−メチルイミダゾール、2,4−ジエチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾー
ルなどのイミダゾールのいずれでもよいが、加水分解、及び縮合物に対し、水素結合を作
り、縮合反応を制御する効果から、ヒドロキシル基を含有するアミンが好ましい。
ート、クロムアセチルアセトナートなどの金属アセチルアセトネート、酢酸ナトリウム、
ナフテン酸亜鉛、オクチル酸スズなどの有機酸金属塩、SnCl4、TiCl4、ZnCl
2などのルイス酸、過塩素酸マグネシウムなどがあげられる。
良いことが一般的に知られている。触媒の量は、それぞれの触媒によって効果が異なるた
め、一概にはいえないが、膜の防曇特性を阻害しないで用いるのが望ましく、具体的には
、処理液中の固形分に対して、75%以下で混合するのが好ましい。
ノシランまたは/及びその加水分解物の、スルホン酸エステル基、チオール基、スルフィ
ド基、ジスルフィド基は、更に良好な親水性を示すスルホン酸基に変換することで、更に
良好な防曇性能をたせることが可能である。
ノシランまたは/及びその加水分解物を縮合する前でも、縮合した後でも構わないが、よ
り効率的は酸化を行うため、オルガノシランまたは/及びその加水分解物を縮合する前に
行うことが好ましい。酸化は、一般的に用いられている、酸化反応(過マンガン酸ナトリ
ウム、過酸化水素水、塩酸、臭化水素、オゾン含有ガス等による酸化)によって行われる
。
の加水分解物と物品表面の反応性を高める為に、プラズマ処理、アルカリ処理を施し、物
品表面の活性をあげておくと物品表面との反応率に効果があり、防曇効果も向上する。
本発明の防曇処理液で処理される物品は、ガラス、プラスチック、酸化物、金属、木材
、セラミック、セメント、コンクリート、繊維、紙、石、及び皮革よりなる群から選ばれ
た材質のものである。オルガノシランとの反応を鑑みた場合、ガラスを含む酸化物表面で
あることが好ましい。
が、本発明への理解を更に容易にすべく、本発明の特徴を以下に記載する。
オルガノシランまたは/及びその加水分解物の単体及び2量体以上の縮合物を含有するこ
とにより、充分な親水性基の密度を得、優れた防曇性能を発現する。さらに、非カップリ
ング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランまたは/及びその加水分解物
の2量体以上の縮合物は、オルガノシラン総量の0.5wt%以上70wt%未満である
ことにより、膜内に効率的に親水性基を配置し、膜強度および物品表面との密着性を向上
する。
または/及びその加水分解物の2量体以上の縮合物を作製する方法として、処理液を一定
環境に保持することによってその制御を行う。また、酸触媒、アルカリ触媒、アミン系触
媒、金属化合物触媒から選ばれる1種以上の触媒を含有した状態、または含有しない状態
でも、縮合物の作製を行うことが可能である。
限されるものではない。当業者は、以下に示す実施例に様々な変更を加えて本発明を最大
限に実施することができ、かかる変更は本願特許請求の範囲に包含される。
3−トリメトキシシリルプロパンスルホン酸イソプロピルエステル0.01molを氷
酢酸60mlに溶解し、ここに、30%過酸化水素水35gを、液温を25〜30℃に保
った状態で1時間かけて滴下した。滴下終了後、25℃で一昼夜攪拌した。この液をFT
−NMRにて分析したところ、スルホン酸エステル基が酸化、メトキシ基が加水分解され
、トリシロキシプロパンスルホン酸が合成されていることがわかった。また、トリシロキ
シプロパンスルホン酸溶液の固形分濃度を測定したところ、4wt%であった。
gとした。ここにN−アミノエチルエタノールアミン0.1gを混合し、30℃で2時間
攪拌した(A−1液)。このA−1液の一部を純水で20倍に希釈し、LC/MSで分析
したところ、2量体以上の縮合物の存在が確認され、その比率は全化合物量中の40wt
%であることを確認した。次に、A−1液にラウリル硫酸ナトリウムを処理液総量に対し
、50ppm加え、処理液Aとした。
、純水で充分に洗浄した白板ガラスに、引き上げ速度10cm/分の引き上げ速度で塗工
した。これを120℃で1時間保持し、基材との反応を完結させ、防曇白板ガラスを得た
。
得られた防曇白板ガラスの純水に対する接触角は5°以下であり、白濁等の外観上の不
具合は確認されなかった。反射率は処理前と後で変化が見られなかった。
3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン0.01molをエタノール1.19ml
に溶解し、ここに、0.2N硫酸を0.238g添加し、30℃で2時間攪拌し、メトキ
シ基の加水分解を行った。ここに7.6%過酸化水素水77.54gを加え、60℃の環
境下で24H攪拌し、チオール基の酸化反応とシラノール基の縮合反応をおこなった。
解され、トリシロキシプロパンスルホン酸が合成されていることがわかった。この液の一
部を純水で200倍に希釈し、LC/MSで分析したところ、2量体以上の縮合物の存在
が確認され、その比率は全固形分量中の42wt%であることを確認した。また、トリシ
ロキシプロパンスルホン酸溶液の固形分濃度を測定したところ、2.4wt%であった。
%となるよう希釈し、150gの希釈液を得た。この希釈液に、ジラウリルスルホコハク
酸ナトリウム(日光ケミカルズ株式会社製ニッコールOTP−100)を処理液総量に対
して100ppm加え、処理液Bとした。
.6N水酸化カリウム液に3分浸漬し、純水で充分に洗浄した白板ガラスに、引き上げ速
度10cm/分の引き上げ速度で塗工した。これを120℃で1時間保持し、基材との反
応を完結させ、防曇白板ガラスを得た。
得られた防曇白板ガラスの純水に対する接触角は5°以下であり、白濁等の外観上の不
具合は確認されなかった。反射率は処理前と後で変化が見られなかった。
ビス[3−(トリエトキシシリル)プロピル]ジスルフィド0.01mol(4.75
g)をt−ブタノール47.5gに溶解し、0.1N硝酸1.7gを加えて25℃で2時
間攪拌した。これをFT−NMRにて分析したところ、エトキシ基が加水分解され、ビス
[3−(トリシロキシシリル)プロピル]ジスルフィドがとなっていることがわかった。
こに、1N水酸化ナトリウム溶液0.1g混合し、室温で30分攪拌した(C−1液)。
このC−1液の一部を純水で20倍に希釈し、LC/MSで分析したところ、2量体以上
の縮合物の存在が確認され、その比率は全化合物量中の30%であることを確認した。次
にC−1液にラウリル硫酸ナトリウムを処理液総量に対し、50ppm加え、処理液Cと
した。
、純水で充分に洗浄した白板ガラスに、スプレーコーティング法で塗工した。これを12
0℃で1時間保持し、基材との反応を完結させ、さらに、オゾンガスを酸素ガスで希釈し
たオゾン含有ガスで10分間酸化処理し、スルフィド基をスルホン酸基に置換し、防曇白
板ガラスを得た。スルホン酸基の存在の確認は、メチレンブルーによる染色によって行っ
た。メチレンブルーはスルホン酸に対し、イオン的に非常に強く結合するため、スルホン
酸基が存在する場合、青く染色されることが知られている。得られた防曇白板ガラスの一
部を1mMメチレンブルー水溶液(pH4)に25℃にて1分間浸漬したあと、純水を満
たした超音波洗浄機(槽容量2.6リットル、発振周波数:45kHz、出力:120W
)で3分間洗浄を行ったところ、青色に染色されていることが認められ、スルホン酸基の
存在が確認された。得られた防曇白板ガラスの純水に対する接触角は5°以下であり、白
濁等の外観上の不具合は確認されなかった。反射率は処理前と後で変化が見られなかった
。
ビス[3−(トリエトキシシリル)プロピル]ジスルフィド0.02mol(4.75
g)をt−ブタノール40.5gに溶解し、0.1N硝酸1.2gを加えて30℃で5時
間攪拌した。これをFT−NMRにて分析したところ、エトキシ基が加水分解され、ビス
[3−(トリシロキシシリル)プロピル]ジスルフィドとなっていることを確認した。
液Dとした。この液の一部を純水で20倍に希釈し、LC/MSで分析したところ、2量
体以上の縮合物の存在が確認され、その比率は全化合物量中の29wt%であることを確
認した。
.6N水酸化カリウム液に3分浸漬し、純水で充分に洗浄した白板ガラスに、スプレーコ
ーティング法で塗工した。これを120℃で1時間保持し、基材との反応を完結させ、さ
らに、オゾンガスを酸素ガスで希釈したオゾン含有ガスで10分間酸化処理し、スルフィ
ド基をスルホン酸基に置換し、防曇白板ガラスを得た。スルホン酸基の存在の確認は、メ
チレンブルーによる染色によって行った。メチレンブルーはスルホン酸に対し、イオン的
に非常に強く結合するため、スルホン酸基が存在する場合、青く染色されることが知られ
ている。得られた防曇白板ガラスの一部を1mMメチレンブルー水溶液(pH4)に25
℃にて1分間浸漬したあと、純水を満たした超音波洗浄機(槽容量2.6リットル、発振
周波数:45kHz、出力:120W)で3分間洗浄を行ったところ、青色に染色されて
いることが認められ、スルホン酸基の存在が確認された。得られた防曇白板ガラスの純水
に対する接触角は5°以下であり、白濁等の外観上の不具合は確認されなかった。反射率
は処理前と後で変化が見られなかった。
処理液D(実施例4参照)と同様に、作製したビス[3−(トリシロキシシリル)プロ
ピル]ジスルフィド溶液をエタノール/水(50/50vol%)溶媒で10倍に希釈し
、これにオゾンガスを酸素ガスで希釈したオゾン含有ガス(オゾン含有量200g/m3
)を2.5l/min.で30分間通じ酸化した。この液をFT−NMRにて分析したと
ころ、ジスルフィドが酸化され、トリシロキシプロパンスルホン酸が合成されていること
を確認した。こうして得られたトリシロキシプロパンスルホン酸溶液の固形分濃度を測定
したところ2.0%であった。
%となるよう希釈し、150gの希釈液を得、処理液Eとした。この液の一部を純水で2
0倍に希釈し、LC/MSで分析したところ、2量体以上の縮合物の存在が確認され、そ
の比率は全固形分量中の30wt%であることを確認した。
4参照)と同様に、40℃の1.6N水酸化カリウム液に3分浸漬し、純水で充分に洗浄
した白板ガラスに、スプレーコーティング法で塗工した。これを120℃で1時間保持し
、基材との反応を完結させ、防曇白板ガラスを得た。得られた防曇白板ガラスの純水に対
する接触角は5°以下であり、白濁等の外観上の不具合は確認されなかった。反射率は処
理前と後で変化が見られなかった。
実施例1でN−アミノエチルエタノールアミンの代わりにテトラブチルチタネート0.
1g用いた他は同様に処理液Fを作製し、防曇白板ガラスを得た。この処理液Fの一部を
純水で20倍に希釈し、LC/MSで分析したところ、2量体以上の縮合物の存在が確認
され、その比率は全化合物量中の45%であった。また、得られた防曇白板ガラスの純水
に対する接触角は5°以下であり、白濁等の外観上の不具合は確認されなかった。反射率
は処理前と後で変化が見られなかった。
3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン溶液(0.02molをアセトン60ml
に溶解)を氷冷した0.4mol/l過酸化マンガン水溶液200ml中に氷冷したまま
1時間かけて滴下した。滴下終了後、氷冷からはずし、25℃で2時間攪拌し、未反応の
過マンガン酸を二酸化マンガンにした。この反応液から、二酸化マンガンを濾別し、わず
かに黄みがかった濾液を得た。この濾液をFT−NMRにて分析したところ、チオール基
が酸化、メトキシ基が加水分解され、トリシロキシプロパンスルホン酸カリウムが合成さ
れていることがわかった。また、トリシロキシプロパンスルホン酸カリウム溶液の固形分
濃度を測定したところ、3wt%であった。
、150gとした。ここに濃塩酸(35%)を0.05g、酢酸0.025gを混合し、
0℃で72時間攪拌した(G−1液)。このG−1液の一部を純水で20倍に希釈し、L
C/MSで分析したところ、2量体以上の縮合物の存在が確認され、その比率は全化合物
量中の15%であることを確認した。次にG−1液にジラウリルスルホコハク酸ナトリウ
ムを処理液総量に対し、50ppm加え、処理液Gとした。
、純水で充分に洗浄した白板ガラスに、引き上げ速度10cm/分の引き上げ速度で塗工
した。これを120℃で1時間保持し、基材との反応を完結させ、防曇白板ガラスを得た
。
得られた防曇白板ガラスの純水に対する接触角は5°以下であり、白濁等の外観上の不
具合は確認されなかった。反射率は処理前と後で変化が見られなかった。
実施例7と同様に、トリシロキシプロパンスルホン酸カリウム溶液150gを作製し、
強酸性陽イオン交換樹脂(オルガノ株式会社製アンバーライト IR−120Na)10
0ml中を通薬速度SV4にて通過させた。トリシロキシプロパンスルホン酸カリウム溶
液のpHが10.5であったのに対し、イオン交換した溶液はpHが1.3であり、スル
ホン酸カリウムがスルホン酸にイオン交換され、トリストリシロキシプロパンルホン酸溶
液となっていることが確認された。トリシロキシプロパンスルホン酸溶液の固形分濃度を
測定したところ、1.5wt%であった。
し、150gとした。この希釈液を0℃で72時間保管した(H−1液)。このH−1液
の一部を純水で20倍に希釈し、LC/MSで分析したところ、2量体以上の縮合物の存
在が確認され、その比率は全化合物量中の10%であることを確認した。次にH−1液に
ジラウリルスルホコハク酸ナトリウムを処理液総量に対し、100ppm加え、処理液H
とした。
.6N水酸化カリウム液に3分浸漬し、純水で充分に洗浄した白板ガラスに、引き上げ速
度20cm/分の引き上げ速度で塗工した。これを80℃で2時間保持し、基材との反応
を完結させ、防曇白板ガラスを得た。得られた防曇白板ガラスの純水に対する接触角は5
°以下であり、白濁等の外観上の不具合は確認されなかった。反射率は処理前と後で変化
が見られなかった。
処理液H(実施例8参照)を調製する際と同様にトリシロキシプロパンスルホン酸溶液
を作製し、これを固形分濃度が0.15wt%となるようエタノールで希釈し、150g
の希釈液を得た。ここにN−アミノエチルエタノールアミンを0.3g混合し、40℃で
2時間保持し縮合物を生成した後、ジラウリルスルホコハク酸ナトリウム(日光ケミカル
ズ株式会社製ニッコールOTP−100)を処理液総量に対して100ppm加え、処理
液Iとした。
上の縮合物の存在が確認され、その比率は全固形分量中の62wt%であることを確認し
た。
参照)と同様に、40℃の1.6N水酸化カリウム液に3分浸漬し、純水で充分に洗浄し
た白板ガラスに、引き上げ速度20cm/分の引き上げ速度で塗工した。これを80℃で
2時間保持し、基材との反応を完結させ、防曇白板ガラスを得た。得られた防曇白板ガラ
スの純水に対する接触角は5°以下であり、白濁等の外観上の不具合は確認されなかった
。反射率は処理前と後で変化が見られなかった。
〔比較例1〕
液を調製し、これをエタノールにて固形分濃度が0.15wt%となるよう希釈し、15
0gの希釈液を得た。この希釈直後の液を、処理液Jとした。
上の縮合物の存在が確認され、その比率は全固形分量中の0.6wt%であることを確認
した。
度20cm/分の引き上げ速度で塗工した。得られた防曇白板ガラスの純水に対する接触
角は8°であり、白濁等の外観上の不具合は確認されなかった。反射率は処理前と後で変
化が見られなかった。
〔比較例2〕
シプロパンスルホン酸のエタノール溶液にN−アミノエチルエタノールアミンを0.3g
混合し、75℃で200時間保持し縮合物を生成、処理液Kとした。
上の縮合物の存在が確認され、その比率は全固形分量中の79wt%であることを確認し
た。
度20cm/分の引き上げ速度で塗工した。得られた防曇白板ガラスの純水に対する接触
角は9°であり、外観上若干の白濁が確認された。また、片面反射率は処理前5%であっ
たのに対し、9%に増加していた。
〔比較例3〕
ドのかわりに、n−ヘキシルトリエトキシシランを4.96g用いた以外は同様に、加水
分解、縮合を行い、エタノールにて固形分濃度が0.15wt%となるよう希釈し、15
0gの処理液Lを得た。
上の縮合物の存在が確認され、その比率は全化合物量中の52wt%であることを確認し
た。このようにして得られた処理液Lを、純水で充分に洗浄した白板ガラスに、引き上げ
速度20cm/分の引き上げ速度で塗工した。得られた処理防曇白板ガラスの純水に対す
る接触角は58°であり、白濁等の外観上の不具合は確認されなかった。また、反射率は
処理前と後で変化が見られなかった。さらに、メチレンブルー染色法により、この白板ガ
ラスの染色を行ったが、染色されなかった。
の結果を表1に示す。評価項目は、初期防曇性、防曇耐久性、耐擦傷性、水やけ試験、染
色試験とした。以下、各評価項目についての評価方法を説明する。
初期防曇性:20℃に保管したサンプルを、温度40℃、湿度90%に保った環境中に
移し、表面の曇り発生を目視観察した。この曇り方を、つぎの3段階に分けて評価した。
即ち、○…ぜんぜん曇らないもの。△…2分後に曇りが消える(実用上問題あり)。×…
2分たっても曇りが消えない。
防曇耐久性:物品表面を布(木綿)で500gの荷重をかけ1000回摩擦したあと、
純水でよく洗浄、乾燥する。これを20℃に保管したサンプルを、温度40℃、湿度90
%に保った環境中に移し、表面の曇り発生を目視観察する。この曇り方を、つぎの3段階
に分けて評価する。即ち、○…ぜんぜん曇らないもの。△…2分後に曇りが消える(実用
上問題あり)。×…2分たっても曇りが消えない。
耐擦傷性:光学物品表面を#0000のスチールウールで1kgの荷重をかけ50回摩
擦した。キズのついた度合いを以下の3段階に分けて評価した。即ち、○…まったくキズ
がつかない。△…1〜10本、細かいキズがつく(実用上問題はない)。×…細かく無数
に傷がつく。
水やけ試験:水道水を光学物品表面にたらし、乾燥させた後、布で残留物を拭き取った
。拭き取り度合いを以下の3段階に分けて評価した。即ち、○…完全に拭き取れる。△…
一部残留物が残る(実用上問題あり)。×…残留物がほとんど残る。
染色試験:スルホン酸基の存在の確認を、メチレンブルーによる染色によって行った。
メチレンブルーはスルホン酸に対し、イオン的に非常に強く結合するため、スルホン酸基
が存在する場合、青く染色されることが知られている。得られた防曇白板ガラスの一部を
1mMメチレンブルー水溶液(pH4)に25℃にて1分間浸漬したあと、純水を満たし
た超音波洗浄機(槽容量2.6リットル、発振周波数:45kHz、出力:120W)で
3分間洗浄を行い、青色に染色されているか確認した。染色性を以下の2段階で評価した
。即ち、○…染色されている。×…染色されていない。
傷性は良好であり、比較例3(処理液L)の初期防曇性能及び防曇耐久性が不良であるこ
とから、非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランまたは/
及びその加水分解物の単体及び2量体以上の縮合物を親水性有機溶剤に希釈した処理液を
物品表面に処理することにより、充分な親水性基の密度が得られ、優れた防曇性能膜を形
成する防曇処理液を得ることができる。
好であり、比較例1(処理液J)及び比較例2(処理液K)の初期防曇性能及び防曇耐久
性、耐擦傷性が不良であることから、非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を
含むオルガノシランまたは/及びその加水分解物の2量体以上の縮合物は、オルガノシラ
ン総量の1wt%以上70wt%未満であることにより、膜内に効率的に親水性基を配置
し、膜強度および物品表面との密着性が向上された防曇性能膜を形成する防曇処理液が得
られる。
から、非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランまたは/及
びその加水分解物の単体及び2量体以上の縮合物を親水性有機溶剤に希釈した処理液は、
界面活性剤を含んでも良いといえる。界面活性剤を含有することにより、物品に処理した
場合、防曇特性を阻害することなく、外観が良好である均一な膜が作製でき、さらに、防
曇特性を向上させることができる。
ップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランまたは/及びその加水
分解物の単体及び2量体以上の縮合物を親水性有機溶剤に希釈した処理液により、形成し
た防曇性能膜は、非常に薄いため、光学特性を損なうことなく、防曇性能を持った防曇白
板ガラス(光学物品)が作製できるといえる。比較例2(処理液K)で外観上不具合が生
じたのは、縮合物の含有量が多く、膜構成物質が膜内に均一に配置されなかったためと考
えられる。
Claims (7)
- 非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランまたは/及びそ
の加水分解物の単体及び2量体以上の縮合物を親水性有機溶剤に希釈した防曇処理液。 - 前記非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランの2量体以
上の縮合物が、オルガノシラン総量の1wt%以上70wt%未満である請求項1に記載
の防曇処理液。 - 前記非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランまたは/及
びその加水分解物が、スルホン酸エステル基、チオール基、スルフィド基、ジスルフィド
基、スルホン酸基から選ばれる1種以上の官能基を含有する請求項1または2に記載の防
曇処理液。 - 前記非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランまたは/及
びその加水分解物の単体及び2量体以上の縮合物を親水性有機溶剤に希釈した防曇処理液
が、界面活性剤を含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の防曇処理液。 - 非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランまたは/及びそ
の加水分解物を、0℃以上70℃以下で0.1時間以上200時間以下で保持し、単体及
び2量体以上の縮合物とする防曇処理液の製造方法。 - 前記非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランまたは/及
びその加水分解物を、酸触媒、アルカリ触媒、アミン系触媒、金属化合物触媒から選ばれ
る1種以上の触媒の存在下にて処理し、単体及び2量体以上の縮合物とする請求項5記載
の防曇処理液の製造方法。 - 前記非カップリング部位に少なくとも1個以上の硫黄を含むオルガノシランまたは/及
びその加水分解物が、スルホン酸エステル基、チオール基、スルフィド基、ジスルフィド
基から選ばれる1種以上の官能基を含有し、これをスルホン酸基に転化する、請求項5ま
たは6記載の防曇処理液の製造方法。
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